一种数据采编系统技术方案

本发明专利技术公开了一种数据采编系统，包括32个数据采集节点，所述数据采集节点均为单独的数据采编系统，且所有的数据采集节点均与RS‑485总线连接，所述RS‑485总线与上位机连接；每个数据采集节点包括传感器模拟输入模块、A/D采集模块、FPGA主控电路模块、RS‑485总线通信模块和电源电路模块，其工作流程为RS‑485总线接收命令并对命令解析，若命令匹配成功，则根据命令配置数据采集器，启动数据采集与转换，再将转换结果组成数据包发送至RS‑485总线上。本新型数据采集系统具有体积小、总线传输速率高、采集精度高、转换数据可靠、系统工作稳定等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种数据采编系统
本专利技术涉及通信方面的数据采编领域，具体为一种数据采编系统，适用于多路数据的采编。
技术介绍
数据采集系统是信息处理系统的重要组成部分。数据采集系统的自主开发性强，在系统中，软件与硬件的结合使用使得系统在设计上更加灵活，工作效率更高，功能也不断强大日趋智能化，能准确地、实时地采集大型设备在工作时的状态数据和所处的环境参数的实时变化数据，然后将数据传输至上位机上显示，但现有的数据采集系统很难做到远距离，高精度，大面积多地点，进行数据采集。因此需要一种可以实现远距离，高精度，大面积多地点数据采集的采编系统。
技术实现思路
本专利技术为了解决远距离、高精度、大面积多地点的数据采集问题，提供了一种数据采编系统。本专利技术是通过如下技术方案来实现的：一种数据采编系统，包括32个数据采集节点，所述数据采集节点均为单独的数据采编系统，且所有的数据采集节点均与RS-485总线连接，所述RS-485总线与上位机连接；每个数据采集节点包括传感器模拟输入模块、A/D采集模块、FPGA主控电路模块、RS-485总线通信模块和电源电路模块，所述A/D采集模块采用数据采集芯片ADS1258，所述FPGA主控电路模块采用芯片XC6SLXl6_196，所述传感器模拟输入模块输入模拟信号数据至ADS1258，转换为数字信号，ADSl258的SPI接口的数据输入DIN、数据输出DOUT、芯片选择CS、时钟输入SCLK引脚，经过22欧姆的排组与FPGA主控电路模块芯片连接，由FPGA主控电路模块对其进行寄存器的配置和模数转换的控制；ADS1258芯片的供电分为三部分，数字部分与FPGA主控电路模块相连，供电采用0V数字地和3.3V数字电源；模拟部分的供电根据测试模拟信号的电压范围选用0V负极模拟供电电压和5V正极模拟供电电压。所述RS-485总线通信模块的总线通信协议的连接方式采用两线制，硬件电缆采用双绞线进行数据传输，所述RS-485总线通信模块采用ISO1176T作为总线的接口芯片，所述ISO1176T通过控制引脚R、/RE、DE、D及状态指示引脚ISODE均与FPGA主控电路模块芯片的管脚相连，接口芯片ISO1176T的供电分为二部分，第一部分供电选用3.3V，第二部分将3.3V的电压经过变压器DA2304之后变为6V电压，再通过线性调节器LP2985A之后变为5V，作为差分总线的输出电压值。所述电源电路模块采用外部接入的12V电压，并采用稳压芯片CYT78L05，将12V电压作为输入，通过高精度基准稳压芯片AD586输出5V电压，再将5V作为输入，供给电压转换芯片TPS70345，转换为系统所需3.3V和1.2V。由于本专利技术是为了解决远距离、高精度、大面积多地点的数据采集问题，提供的一种数据采编系统，该系统能采集32个节点即32处地点的数据，而且每个节点均为单独的数据采编系统，所有的数据采编系统均通过RS-485总线与上位机连接，从而把数据传输给上位机进行处理，RS-485总线具有远距离的通信能力、多站能力；驱动能力及抗干扰能力强。每个数据采集节点均包括传感器模拟输入模块、A/D采集模块、FPGA主控电路模块、RS-485总线通信模块和电源电路模块，传感器模拟输入模块可以为多种不同的传感器模拟输入模块，负责采集不同的传感数据，然后通过A/D采集模块将模拟信号转换为数字信号，整个电路的控制核心为FPGA主控电路模块，其功能是控制A/D采集模块的数据采集以及控制RS-485总线通信模块的接收和发送数据。A/D采集模块采用数据采集芯片ADS1258，该芯片采集精度为24位、采样通道数为16路、最高采样速率为125Ks/s，可测电压0～5V、采样频率可调；FPGA主控电路模块采用芯片XC6SLXl6_196，该芯片内部逻辑资源数量较多，运行速率快，系统集成度高；传感器模拟输入模块输入模拟信号数据至ADS1258，转换为数字信号，ADSl258的SPI接口的数据输入DIN、数据输出DOUT、芯片选择CS、时钟输入SCLK引脚，经过22欧姆的排组与FPGA主控电路模块芯片连接，由FPGA主控电路模块对其进行寄存器的配置和模数转换的控制；ADS1258芯片的供电分为三部分，数字部分与FPGA主控电路模块相连，供电采用0V数字地和3.3V数字电源；模拟部分的供电根据测试模拟信号的电压范围选用0V负极模拟供电电压和5V正极模拟供电电压。RS-485总线通信模块的总线通信协议的连接方式采用两线制，硬件电缆采用双绞线进行数据传输，RS-485总线通信模块采用ISO1176T作为总线的接口芯片，ISO1176T通过控制引脚R、/RE、DE、D及状态指示引脚ISODE均与FPGA主控电路模块芯片的管脚相连，接口芯片ISO1176T的供电分为二部分，第一部分供电选用3.3V，第二部分将3.3V的电压经过变压器DA2304之后变为6V电压，再通过线性调节器LP2985A之后变为5V，作为差分总线的输出电压值；电源电路模块采用外部接入的12V电压，并采用稳压芯片CYT78L05，将12V电压作为输入，通过高精度基准稳压芯片AD586输出5V电压，再将5V作为输入，供给电压转换芯片TPS70345，转换为系统所需3.3V和1.2V，3.3V和1.2V电压根据芯片的不同需求为芯片供电。本专利技术所提出的数据采编系统的采编方法，包括如下步骤：①上位机发出开始命令，命令从RS-485总线传入到各个数据采集节点；②由FPGA主控电路模块判断地址是否匹配：若不匹配，返回步骤①，重新接收开始命令；若匹配，则配置寄存器；③数据输入线将命令字和寄存器数据依次移至ADS1258中；④寄存器配置完成后，启动AD转换；⑤观察/DRDY电平是否为0，若为0，则已选用的通道数据转换成功；否则，转换失败，返回步骤④；⑥当A/D采集模块转换一定次数后，停止该命令下的数据采集，静待上位机给出的下一条命令；⑦转换完成后，上位机读取32个数据采集节点的转换数据。与现有技术相比本专利技术具有以下有益效果：本专利技术所提供的数据采编系统具有以下优点：该系统体积小、总线传输速率高、采集精度高、转换数据可靠、系统工作稳定、可多地点采集，解决了远距离、高精度、大面积多地点的数据采集问题。附图说明图1为本专利技术总的结构示意图。图2为本专利技术数据采集的流程图。图3为本专利技术A/D采集模块的芯片结构示意图。图4为本专利技术RS-485总线通信模块的结构示意图。图5为本专利技术的电源电路模块的电压转换结构示意图。图6为本专利技术的FPGA主控电路模块芯片的结构示意图。图7为本专利技术的FPGA主控电路模块芯片的结构示意图（注：图6与图7合为一个整体）。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。一种数据采编系统，如图1、图3~图5所示，包括32个数据采集节点，所述数据采集节点均为单独的数据采编系统，且所有的数据采集节点均与RS-485总线连接，所述RS-485总线与上位机连接；每个数据采集节点包括传感器模拟输入模块、A/D采集模块、FPGA主控电路模块、RS-485总线通信模块和电源电路模块，所述A/D采集模块采用数据采集芯片ADS1258，所述FPGA主控电路模块采用芯片XC6SLXl6_196，所述传感器模拟输入模块输入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数据采编系统，其特征在于：包括32个数据采集节点，所述数据采集节点均为单独的数据采编系统，且所有的数据采集节点均与RS‑485总线连接，所述RS‑485总线与上位机连接；每个数据采集节点包括传感器模拟输入模块、A/D采集模块、FPGA主控电路模块、RS‑485总线通信模块和电源电路模块，所述A/D采集模块采用数据采集芯片ADS1258，所述FPGA主控电路模块采用芯片XC6SLXl6_196，所述传感器模拟输入模块输入模拟信号数据至ADS1258，转换为数字信号，ADSl258的SPI接口的数据输入DIN、数据输出DOUT、芯片选择CS、时钟输入SCLK引脚，经过22欧姆的排组与FPGA主控电路模块芯片连接，由FPGA主控电路模块对其进行寄存器的配置和模数转换的控制；ADS1258芯片的供电分为三部分，数字部分与FPGA主控电路模块相连，供电采用0V数字地和3.3V数字电源；模拟部分的供电根据测试模拟信号的电压范围选用0V负极模拟供电电压和5V正极模拟供电电压；所述RS‑485总线通信模块的总线通信协议的连接方式采用两线制，硬件电缆采用双绞线进行数据传输，所述RS‑485总线通信模块采用ISO1176T作为总线的接口芯片，所述ISO1176T通过控制引脚R、/RE、DE、D及状态指示引脚ISODE均与FPGA主控电路模块芯片的管脚相连，接口芯片ISO1176T的供电分为二部分，第一部分供电选用3.3V，第二部分将3.3V的电压经过变压器DA2304之后变为6V电压，再通过线性调节器LP2985A之后变为5V，作为差分总线的输出电压值；所述电源电路模块采用外部接入的12V电压，并采用稳压芯片CYT78L05，将12V电压作为输入，通过高精度基准稳压芯片AD586输出5V电压，再将5V作为输入，供给电压转换芯片TPS70345，转换为系统所需3.3V和1.2V。...

【技术特征摘要】
1.一种数据采编系统，其特征在于：包括32个数据采集节点，所述数据采集节点均为单独的数据采编系统，且所有的数据采集节点均与RS-485总线连接，所述RS-485总线与上位机连接；每个数据采集节点包括传感器模拟输入模块、A/D采集模块、FPGA主控电路模块、RS-485总线通信模块和电源电路模块，所述A/D采集模块采用数据采集芯片ADS1258，所述FPGA主控电路模块采用芯片XC6SLXl6_196，所述传感器模拟输入模块输入模拟信号数据至ADS1258，转换为数字信号，ADSl258的SPI接口的数据输入DIN、数据输出DOUT、芯片选择CS、时钟输入SCLK引脚，经过22欧姆的排组与FPGA主控电路模块芯片连接，由FPGA主控电路模块对其进行寄存器的配置和模数转换的控制；ADS1258芯片的供电分为三部分，数字部分与FPGA主控电路模块相连，供电采用0V数字地和3.3V数字电源；模拟部分的供电根据测试模拟信号的电压范围选用0V负极模拟供电电压和5V正极模拟供电电压；所述RS-485总线通信模块的总线通信协议的连接方式采用两线制，硬件电缆采用双绞线进行数据传输，所述RS-485总线通信模块采用ISO1176T作为总线的接口芯片，所述ISO1176T通过控制引脚R、...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文怡，沈三民，张会新，王艳，彭晴晴，刘利生，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西,14